- 115 -

Capítulo 6

MEDICIÓN AL SISTEMA DE POTENCIA.

6.1 Tipos de desgaste

En este capítulo hablaré sobre las pruebas de medición y desgaste que se aplicarán al

conjunto de engranes cónicos que forman el sistema diferencial de transmisión de

potencia teniendo como base la definición de Desgaste: La pérdida del material de la

superficie de un elemento como resultado de una acción mecánica. A continuación

menciono algunos tipos de desgaste que se pueden presentar en elementos mecánicos así

como de algunos tipos de lubricantes que se pueden utilizar para evitar la mayor parte de

desgaste dentro del sistema diferencial de potencia en este caso el lubricante usado fue

Ros.

Desgaste Abrasivo (o desgaste de corte): Se presenta cuando asperidades duras o

partículas duras que han sido embebidas en una superficie suave y generan surcos en una

superficie dura (ej. Una flecha).

Desgaste Adhesivo: También conocido como desgarrado (galling), rasguñado (scuffing),

escoriado, muescas (scoring), o aferramiento (seizing). Ocurre cuando las superficies

deslizantes tienen contacto unas con otras, causando que algunos fragmentos sean

arrancados de una superficie para adherirse a la otra.

Desgaste laminar: Un proceso de desgaste complejo donde la superficie de la máquina

es “pelada” o removida de otra manera por fuerza de otra superficie actuando en ella con

un movimiento deslizante.

- 116 -

Desgaste por fatiga de la superficie: La formación de grietas en la superficie o sub -

superficie y propagación de las grietas. Como resultado de la carga cíc lica a la

superficie.

6.2 lubricantes

Los lubricantes para engranes, son fluidos formulados para desempeñar funciones

específicas, por lo que es importante reconocer las características y condiciones de

operación del equipo, es necesario analizar:

La Carga, el Método de Lubricación, la Velocidad, el Material, la Temperatura, si es una

Unidad Cerrada/Abierta, la Potencia, el Medio Ambiente en el que se desarrolla, el tipo

de engranes que son.

Elaborada a base de componentes asfálticos altamente micronizados, con adhesivos de

alta viscosidad y extrema presión. Es la grasa ideal para soportar elevadas presiones de

trabajo bajo cualquier carga.

Figura 6.1 Lubricante empleado para el sistema.

- 117 -

6.3 Beneficios.

Buena adhesividad, por lo que protege a los equipos contra herrumbre y desgaste.

Permite soportar altas presiones de trabajo y fuertes impactos.

Excelente resistencia al lavado por agua.

Por su consistenc ia conserva mejor los engranes.

Cubre un amplio rango de temperatura y carga.

6.4 Aplicaciones

Se recomienda para todo tipo de engranes descubiertos o semi descubiertos, lubricación

de cables, cremalleras, cadenas, malacates, equipos de movimiento de tierra, engranes y

superficies deslizantes de líneas de draga, engranes abiertos de grúas en minas, molinos

de fabricación de hule, hornos rotatorios en plantas de cemento, prensas y troqueladoras,

equipo de construcción, equipo de draga, industrias de produc tos de arcilla y otras

aplicaciones donde se requiera un aceite pesado y adhesivo.

Diciembre 2003 Versión 1.0

GRASA ENGRANES DESCUBIERTOS

HOJA DE SEGURIDAD DE PRODUCTO

DIVISION INDUSTRIAL

Grasa Industrial

GRASA ENGRANES DESCUBIERTOS

- 118 -

COMERCIAL ROSHFRANS, S.A. DE C.V. Av. Othón de Mendizábal Ote. 484 Col.

Nva. Industrial Vallejo C.P. 07700 Del. Gustavo A. Madero, México D.F. Conmutador

5747 5700 Fax 5747 5742

Esta hoja de producto está sujeta a cambio sin previo aviso. Para conocer la última

versión comuníquese al Departamento de Producto y Asistencia Técnica o consulte

nuestra página de internet. www.roshfrans.com

DESCRIPCION

Asistencia 24 Horas: ANIQ: 01 (800) 002-1400

Asistencia General: Comercial Roshfrans, S.A. de C.V.

De 8:30 a 18:30 Hrs.

Tel. 01 (800) 710-3626

Fecha de Elaboración: 17/03/00

Fecha de Revisión: 9/07/04

6.5 INFORMACIÓN DEL PRODUCTO.

Nombre del producto: Grasa Engranes Descubiertos

Nombre Químico: No Aplica.

Familia Química: Lubricante de naturaleza asfáltica con componentes altamente

micronizados y adhesivos para operaciones de alta velocidad y extrema presión.

- 119 -

6.6 INFORMACIÓN DE PROTECCIÓN Y PRIMEROS AUXILIOS.

Inhalación: No se requiere ningún equipo especial de protección si se utiliza con una

ventilación adecuada. Se recomienda utilización de un respirador aprobado en espacios

confinados y en el caso de que las condiciones de operación conduzcan a mezclas de

vapor de éste material con el aire.

Contacto con los ojos: No se requiere ningún equipo especial de protección, sólo se

recomienda el uso de lentes de seguridad. En el caso de incidente, lavar el ojo afectado

inmediatamente con abundante agua durante 15 minutos mínimo. Acudir al médico para

su atención.

Contacto con la piel: No se requie re ningún equipo especial de protección; sin embargo

se recomienda el uso de ropa adecuada para el trabajo. En caso de algún derrame o

contacto con la grasa, lave la piel con jabón y agua. Remueva y lave la ropa contaminada

antes de volver a usarla.

Ingestión: Evite la ingestión a toda costa. En caso de ser ingerido debe de tomar agua o

leche y llamar al médico inmediatamente antes de inducir el vómito.

- 120 -

6.7 PELIGRO DE FUEGO Y EXPLOSIÓN

Punto de inflamación: 30 °C

Temperatura de auto ignición: 290 °C.

Control de incendios: Poco riesgo de incendio ya que primero deberá subir todo el

volumen del lubricante a una temperatura superior a 290 a.C. De suceder, deberá ser

atendido por el personal de bomberos calificado que a su vez deberá de contar con un

equipo especial y completo para contener el incendio de hidrocarburos de petróleo,

incluyendo equipos de respiración artificial. Utilice un chorro de agua muy fino para

enfriar las superficies expuestas al fuego y trasladar al personal a un lugar más seguro.

Use como medio de extinción espuma o producto químico seco.

GRASA ENGRANES DESCUBIERTOS

HOJA DE SEGURIDAD DE PRODUCTO

DIVISION INDUSTRIAL

Grasa Industrial

GRASA ENGRANES DESCUBIERTOS

COMERCIAL ROSHFRANS, S.A. DE C.V. Av. Otón de Mendizábal Ote. 484 Col.

NBA. Industrial Vallejo CP. 07700 Del Gustavo A. Madero, México D.F. Conmutador

5747 5700 Fax 5747 5742

- 121 -

Esta hoja de producto está sujeta a cambio sin previo aviso. Para conocer la última

versión comuníquese al Departamento de Producto y Asistencia Técnica o consulte

nuestra página de Internet www.roshfrans.com

DESCRIPCIÓN

Gases resultantes como producto de la combustón: Monóxido de carbono (CO), bióxido

de carbono (CO2), óxidos de nitrógeno (NOS), óxidos de azufre (SOS), humos.

6.8 CONTROL DE DERRAMES

Control de derrames: Mantenga al personal no autorizado alejado del área del derrame.

Elimine todo medio de ignición.

Impida la descarga adicional de material.

Forme diques con arena, tierra o cualquier otro material absorbente alrededor del área del

derrame.

Evite que el material llegue a las alcantarillas.

Proceda a la limpieza levantando primero la grasa con pala, posteriormente use arena o

cualquier otro material absorbente. Finalmente emplee procedimientos normales de

limpieza (debe disponer de todo este material adecuado).

6.9 MANEJO Y ALMACENAMIENTO

Manejo y almacenamiento: Conserve los recipientes de la grasa lubricante bajo sombra,

en áreas ventiladas, limpios y bien tapados para contrarrestar su contaminación.

No se deje al alcance de los niños.

- 122 -

Los recipientes vacíos deben ser drenados completamente.

No sue lde, caliente o perfore el recipiente.

No tire la grasa usada al drenaje o al suelo; y evite quemarlo.

La grasa usada deberá ser depositada en los lugares de recolección designados por las

autoridades.

6.10 PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS TIPICAS

ANÁLISIS MÉTODO VALORES TÍPICOS

Grado NLGI ASTM D 217 NA

Viscosidad Cinemática a 40 °C CST ASTM D 445 ND

Viscosidad Cinemática a 100 °C S ASTM 445 900

Densidad a 15.6 a.C., Kg. /L ASTM D 1298 0.9850

Solubilidad en Agua No Soluble

Estabilidad Química Estable

Apariencia Lubricante adhesivo de color negro

Olor Característico

Punto de Inflamación, °C. ASTM D 92 230

Punto de Escurrimiento, °C. ASTM D 97 ND

AVISO.- La información presentada en este documento se basa en datos considerados

como exactos a la fecha de preparación de esta Hoja de Datos de Seguridad de Productos.

Sin embargo, no se ofrecen garantías ni representaciones explícitas o implícitas, en

cuanto a que los datos y la información de inocuidad anteriores sean exactos o estén

- 123 -

completos, ni se da o implica autorización alguna para practicar cualquier invención

patentada sin una licencia.

Además, el vendedor no puede asumir responsabilidad alguna por daños y lesiones

resultantes del uso anormal, por falla en cumplir las prácticas recomendadas, o por

cualquier peligro inherente en la naturaleza del producto.

A continuación procedo a mencionar las pruebas que se aplicaron para el sistema de

transmisión de potencia poniendo en claro que las pruebas de desgaste de los engranes

cónicos no fueron posibles realizarlas debido a que no se cuenta con el equipo necesario

dentro de las instalaciones de la universidad para la medición de desgaste de los engranes

cónicos de Nylamid.

6.11 Prueba al sistema de potencia

Equipo:

Banco de pruebas para la caja diferencial.

Fusible de 100 Amper.

Batería 12 volts tipo comercial HI TEC – LTH

Multímetro y pinza de medición de amperaje.

Medido de RPM, de luz estroboscópica.

Tacómetro medidor de RPM.

Cables de alta corriente.

- 124 -

Figura 6.2 Equipo que se utilizará en la prueba de amperaje .

Las pruebas que se realizaron en primer lugar fueron de la medida del amperaje dado de

la batería de 12 volts estuvo en tiempo de recarga para realizar estos experimentos.

Recordando que P = VI

Donde P = Potencia, V = Voltaje, I = amperaje

1.- El primer paso que se realizó para dichos experimentos fue la limpieza y

mantenimiento del motor industrial de 2 HP (Horse Power) de potencia. Ya que este se

encotraba en pésimas condiciones debido a su uso en las temporadas pasadas en el

proyecto electratón. El procedimiento que seguí para su limpieza fue un desensamble del

rotor junto con la limpieza de la zona de contacto de los 4 carbones y después procedí a

su ensamble final.

- 125 -

Figura 6.3 Desarme y mantenimiento del motor de 2 HP.

2.- El motor fue medido primeramente en vacío. Esto quiere decir sin ningún contacto

con la caja o desmontando de ella totalmente en el cual se usaron la luz estroboscopia

axial como del tacómetro para asegurar el real desplazamiento en RPM (Revoluciones

por minuto) real del motor en vacío, teniendo como resultado el valor de 2895 PRM. Lo

cual en descripción con la hoja obtenida del motor, se llego a la conclusión de que el

torque este es de: 12 (FT-LBS) con un amperaje de 16 A.

Figura 6.4 Tacómetro digital para medición de RPM de entrada .

- 126 -

3.- Una vez terminada la caja de engranes y el ensamble con el motor seguido de un

ajuste minucioso para que este consumiera la menor cantidad de amperaje de la batería,

para ello se construyó un banco de pruebas en donde se instaló la caja, una batería de 12

volts y un sistema de palanca accionadora de la caja diferencial como se muestra en la

siguiente fotografía.

Figura 6.5 Sistema de potencia con batería colocado en el banco de pruebas .

4.- Ya construido el banco de pruebas se colocaron de manera longitudinal la caja

diferencial, la cual ya tiene el motor montado en ella, y la batería comercial, colocándole

para esto un fusible de 100 amp, el cual evitará que en cualquier exceso de amperaje del

motor, quede protegido y evitar que el motor se queme de inmediato.

- 127 -

Figura 6.6 Fusible de 100 Amperes para protección del motor.

5.- Al accionar la palanca de corriente ya con el motor y la caja ensamblada el dato que

recogí en el amperímetro es de 16.1 amp, aún no hay gran diferencia, esto es claro

cuando las bandas que se colocaron como sistema de freno, simulan el efecto de carga

que asemejaría a la caja instalada dentro del automóvil eléctrico a mover, dando como

resultado una lectura de 22.3 amp, lo cual la diferencia de amperaje es de 6.3 amp.

Figura 6.7 Sistema de carga aplicado a los lados de la caja.

- 128 -

6.- En la fotografía anterior se presenta el sistema de aplicación de carga el cua l consta de

dos bandas con gomas que al friccionar sobre la junta homocinética, está simula la carga

que se aplicaría con la caja instalada en el automóvil eléctrico, la cual se probó con 20

amp de carga para lograr el ajuste en general de la caja.

Figura 6. 8 Vista trasera de la caja diferencial

7.- En el primer intento se exigió al sistema un amperaje total de 50amp, lo cual por un

mal ajuste de la separación de las paredes del sistema ocasionó que los engranes tuvieran

poca área de contacto lo cual por medio de la fricción y el torque del motor los engranes

sufrieron un daño irreparable llegando a la temperatura de fusión del material.

- 129 -

Figura 6. 9 Desgaste general en los engranes cónicos 1ª prueba

8.- El paso siguiente fué cambiar un engrane de 16 dientes del sistema el cual sufrió un

daño irreparable es el que más resentido quedó, por ello se cambió totalmente por otro y

se tomó en cuenta el nuevo ajuste de este pero al final sufrió un nuevo altercado y es que

al revolucionarlo con 24 volts es te se sobre giró ocasionando la pérdida total del rotor.

Figura 6. 10 Engranes dañados por falta de ajuste en la caja diferencial

- 130 -

9.- Por lo tanto se probará de nuevo con un nuevo ajuste y un nuevo motor al cual se

limpiará y se dará mantenimiento para que este sea el nuevo transmisor de potencia para

el sistema diferencial para ello después de dar mantenimiento al motor, este se instalará

nuevamente y se pondrá a trabajar midiendo nuevamente el amperaje y las RPM de este

motor.

Figura 6. 11 Segundo experimento de prueba en la caja.

10.- Cuando los engranes alcanzaron una temperatura de 54º C, estos presentaron la

deformación total de desgaste, esto quiere decir que los engranes se dañaron sin

reparación debido a que los dientes se desgastaron y se fundieron unos con otros, para

dicha prueba de temperatura se utilizó el termómetro por láser.

Figura 6. 12 Termómetro láser para medición de temperatura.

- 131 -

11.- Con el nuevo motor instalado para su funcionamiento, a este se instaló la caja

diferencial iniciando nuevamente las pruebas y mediciones de amperaje como de RPM

para conocer el torque con el que se esta trabajando y es el que actúa en los engranes

rectos que transmiten la potencia a la corona la cual esta transmite a los engranes cónicos

dando a la final la potencia que impulsará al automóvil.

Figura 6.13 Sistema de engranaje de transmisión de potencia

- 132 -

Tabla de resultados obtenidos

torque (FT-LBS) voltaje V amp potencia (watts) RPM salida RPM entrada pérdida9.0 24.0 16.0 384.0 328.1 1460.2 1.513.0 24.0 17.5 420.0 300.0 1335.0 1.514.0 24.0 19.0 456.0 276.3 1229.6 1.516.0 24.0 20.5 492.0 256.1 1139.6 1.517.0 24.0 22.0 528.0 238.6 1061.9 1.518.0 24.0 23.5 564.0 223.4 994.1 1.518.3 24.0 25.0 600.0 210.0 934.5 1.518.5 24.0 26.5 636.0 198.1 881.6 1.520.0 24.0 28.0 672.0 187.5 834.4 1.520.3 24.0 29.5 708.0 178.0 791.9 1.520.6 24.0 31.0 744.0 169.4 753.6 1.520.8 24.0 32.5 780.0 161.5 718.8 1.521.0 24.0 34.0 816.0 154.4 687.1 1.521.3 24.0 35.5 852.0 147.9 658.1 1.521.6 24.0 37.0 888.0 141.9 631.4 1.522.0 24.0 38.5 924.0 136.4 606.8 1.521.3 24.0 40.0 960.0 131.3 584.1 1.521.5 24.0 41.5 996.0 126.5 563.0 1.521.8 24.0 43.0 1032.0 122.1 543.3 1.522.0 24.0 44.5 1068.0 118.0 525.0 1.523.3 24.0 46.0 1104.0 114.1 507.9 1.523.7 24.0 47.5 1140.0 110.5 491.8 1.524.0 24.0 49.0 1176.0 107.1 476.8 1.525.0 24.0 50.5 1212.0 104.0 462.6 -50.5

Tabla 6.1 tabla de resultados a los experimentos.

eficiencia

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1400.0

1600.0

328.1

276.3

238.6

210.0

187.5

169.4

154.4

141.9

131.3

122.1

114.1

107.1

RPM entrada

RP

M s

alid

a

eficiencia

Tabla 6.2 Gráfica de eficiencia del sistema.